ยานอวกาศบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไรและใช้เวลานานแค่ไหน?

เมื่อเวลา 19:34 น. ของวันที่ 23 สิงหาคม (ตามเวลาฮานอย) ยานอวกาศไร้คนขับ Chandrayaan-3 ของอินเดีย ได้ลงจอดบนขั้วใต้ของดวงจันทร์สำเร็จ หลังจากบินเป็นเวลา 41 วัน ภารกิจนี้ทำให้ประเทศอินเดียเป็นประเทศแรกในโลกที่สามารถลงจอดยานอวกาศไปยังขั้วใต้ของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นสถานที่ที่มนุษย์ไม่เคยไปเยือนมาก่อน

คำถามใหญ่ข้อหนึ่งที่ถูกถามคือ เหตุใดยานอวกาศจันทรายาน 3 ของอินเดียจึงใช้เวลาถึง 41 วันในการลงจอดบนดวงจันทร์

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ยานอวกาศ Luna-25 ของรัสเซียใช้เวลาเพียง 6 วันในการเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ ยานอวกาศ Chang'e 2 ของจีนใช้เวลาเพียง 4 วันในการไปถึงดวงจันทร์ในภารกิจที่ดำเนินการในปี 2010 ยานอวกาศ Apollo-11 ของ NASA ใช้เวลาเพียง 4 วันในการทำเช่นเดียวกัน และมีลักษณะเหมือนนักบินอวกาศ 3 คนกำลังลงจอดบนดวงจันทร์

แม้แต่ยานอวกาศ Luna-1 ของสหภาพโซเวียตก็ใช้เวลาเพียง 36 ชั่วโมงในการเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นภารกิจที่ดำเนินการในปีพ.ศ. 2502

เหตุผลที่เวลาภารกิจแตกต่างกันมากนั้นก็เพราะว่า Chandrayaan-3 ใช้ระบบจรวด Launch Vehicle Mark-III (LVM-3) ซึ่งมีแรงปล่อยที่อ่อนแอกว่ายานที่กล่าวมาข้างต้นมาก เพื่อประหยัดงบประมาณภารกิจ

เพื่อชดเชยข้อจำกัดทางเทคโนโลยี ยานอวกาศจันทรายาน 3 ต้องใช้กระบวนการอัจฉริยะโดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และโลกเพื่อไปยังจุดหมายปลายทาง ยานอวกาศจะต้องบินรอบโลก 4.5 รอบและรอบดวงจันทร์หลายรอบเพื่อรักษาความเร็วที่จำเป็น ก่อนจะลงจอด เพราะเหตุนี้ระยะเวลาการปฏิบัติภารกิจจึงขยายเป็น 40 วัน

นักบินอวกาศนีล อาร์มสตรอง ข้างธงชาติอเมริกาบนดวงจันทร์ระหว่างภารกิจอพอลโล-11 (ภาพ: NASA)

จะบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไร?

ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 384,400 กม. ระยะทางนี้ถือว่าไกลมาก ถ้าคุณขับรถด้วยความเร็ว 100 กม./ชม. ไปยังดวงจันทร์ คุณจะใช้เวลาเดินทางมากกว่า 4,000 ชั่วโมงหรือราวๆ 166 วันจึงจะถึงดาวเทียมของโลก ซึ่งเทียบเท่ากับการขับรถไม่หยุดนานถึง 5 เดือน

แน่นอนว่าเราไม่สามารถขับรถไปดวงจันทร์ได้ มนุษย์ต้องพึ่งยานอวกาศเพื่อเดินทางไปในอวกาศและนี่เป็นหนทางเดียวที่จะช่วยให้เราไปถึงดวงจันทร์ได้

ยานอวกาศเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อเดินทางในอวกาศสุญญากาศและทนต่อสภาวะที่รุนแรงของการเดินทาง

มีวิธีการบินไปยังดวงจันทร์ที่แตกต่างกันบนยานอวกาศ รวมถึงวงโคจรนัดพบดวงจันทร์ วงโคจรนัดพบโลก และการบินตรง

จากตัวเลือกทั้งสามข้างต้น Lunar Rendezvous Orbit เป็นตัวเลือกที่นิยมมากที่สุด และถูกใช้โดยรัสเซีย สหรัฐอเมริกา และจีนในภารกิจสำรวจดวงจันทร์

การนัดพบเพื่อโคจรรอบดวงจันทร์ (LOR) หรือการเข้าใกล้วงโคจรของดวงจันทร์ เป็นแนวคิดในโครงการอพอลโลของอเมริกา ด้วยเหตุนี้ ยานอวกาศหลักพร้อมยานลงจอดขนาดเล็กจึงจะถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรของดวงจันทร์

จากนั้นยานลงจอดจะแยกออกและลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์ ในขณะที่ยานอวกาศหลักจะยังคงอยู่ในวงโคจรของดวงจันทร์ หลังจากภารกิจลงจอดเสร็จสิ้น ยานลงจอดจะกลับสู่วงโคจรของดวงจันทร์และเชื่อมต่อกับยานหลัก หลังจากลูกเรือเคลื่อนตัวจากยานลงจอดไปยังยานหลัก ยานลงจอดจะแยกออกจากกัน จากนั้นเรือหลักจะส่งนักบินอวกาศกลับโลก

LOR เองยังแบ่งออกเป็นโหมดการบินที่แตกต่างกันมากมาย ขึ้นอยู่กับระบบจรวด ยานอวกาศที่มีคนขับและไร้คนขับ

เส้นทางการบินของยานอวกาศจันทรายาน 3 ของอินเดียในการเดินทาง 41 วันสู่ดวงจันทร์ (ภาพ: ISRO)

การบินตรงถือเป็นการผสมผสานระหว่างโหมดการบิน LOR โดยพื้นฐานแล้วคือการสร้างจรวดที่สามารถบินจากโลกไปยังดวงจันทร์ได้โดยตรง จากนั้นบินกลับมาด้วยจรวดเดียวกัน

วิธีสุดท้ายในการบินไปดวงจันทร์ที่มนุษย์เคยพยายามทำคือ การนัดพบโดยวงโคจรของโลก (EORR) ซึ่งเป็นวิธีที่ NASA ใช้ก่อนที่จะมีโครงการอะพอลโล

จุดเด่นของแนวทาง EOR ก็คือการนำส่วนประกอบต่างๆ ของยานอวกาศหลายๆ ชิ้นขึ้นสู่วงโคจรของโลก ซึ่งสามารถประกอบเป็นยานอวกาศขนาดใหญ่ได้ ยานอวกาศขนาดใหญ่นี้จะบินไปที่ดวงจันทร์และลงจอดที่นั่น จากนั้นจึงขึ้นบินและกลับมายังโลก

การบินไปดวงจันทร์ใช้เวลานานแค่ไหน?

ความเร็วเฉลี่ยของยานอวกาศสำรวจดวงจันทร์อยู่ที่ประมาณ 38,000 กม./ชม. (10 เท่าของความเร็วเสียง)

เวลาที่ยานอวกาศใช้ในการเดินทางไปยังดวงจันทร์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ประเภทของยานอวกาศ ความเร็ว และวงโคจรที่ยานโคจร โดยเฉลี่ยยานอวกาศใช้เวลาประมาณ 3 ถึง 4 วันในการเดินทางจากโลกไปยังดวงจันทร์ด้วยความเร็วประมาณ 5,300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งรวมถึงเวลาที่ยานอวกาศใช้ในการหลบหนีแรงโน้มถ่วงของโลก เดินทางผ่านอวกาศ และเข้าสู่แรงดึงดูดของวงโคจรของดวงจันทร์

เวลาที่ยานอวกาศจะบินไปยังดวงจันทร์จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับภารกิจ แต่โดยเฉลี่ยแล้วจะอยู่ที่ 3 ถึง 4 วัน

วงโคจรหรือเส้นทางที่ยานอวกาศเดินทางยังส่งผลต่อเวลาที่ใช้ในการไปถึงดวงจันทร์ด้วย โดยทั่วไปยานอวกาศจะเคลื่อนที่ตามเส้นทางโค้งที่เรียกว่าการเปลี่ยนเส้นทางเพื่อไปถึงดวงจันทร์ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถใช้แรงโน้มถ่วงของทั้งโลกและดวงจันทร์เพื่อประหยัดเชื้อเพลิงและเดินทางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น วงโคจรที่แน่นอนขึ้นอยู่กับข้อกำหนดภารกิจและเป้าหมายเฉพาะของภารกิจอวกาศ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจในการสำรวจดวงจันทร์เพิ่มมากขึ้นอีกครั้ง โดยมีแผนที่จะทำภารกิจในอนาคตเพื่อส่งมนุษย์กลับไปยังดวงจันทร์ และสร้างสถานะถาวรให้กับมนุษย์บนพื้นผิวดวงจันทร์ด้วย

ภารกิจเหล่านี้น่าจะเกี่ยวข้องกับยานอวกาศและเทคโนโลยีขั้นสูง และนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาวิธีใหม่ๆ เพื่อให้การเดินทางไปยังดวงจันทร์เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในขณะที่เทคโนโลยียังคงก้าวหน้าต่อไป เราอาจได้เห็นการเดินทางข้ามเวลาที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในอนาคต ซึ่งจะเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการสำรวจดวงจันทร์และบริเวณอื่นๆ

แหล่งที่มา: https://vtc.vn/tau-vu-tru-bay-len-mat-trang-the-nao-mat-bao-lau-ar815650.html